Der Thwaites-Gletscher, einer der größten und sich am schnellsten verändernden Gletscher in der Antarktis, beunruhigt die Wissenschaftler seit langem, weil er den globalen Meeresspiegel dramatisch ansteigen lassen könnte, wenn er sich weiter so schnell zurückzieht. Neue Satellitenradardaten zeigen, dass die Prozesse, die den Gletscher von unten zum Schmelzen bringen, möglicherweise noch weitreichender sind als bisher angenommen, da viel Meerwasser tief ins Landesinnere unter das Eis des Gletschers eindringt. Diese Erkenntnisse haben erhebliche Auswirkungen sowohl auf unser Verständnis der Gletscher der Antarktis als auch auf künftige Prognosen über den Anstieg des Meeresspiegels.

Der Thwaites-Gletscher entwässert ein riesiges Becken in der Westantarktis, was einem Anstieg des globalen Meeresspiegels um 65 cm entspricht, wenn der gesamte Gletscher im Meer versinken würde. In den letzten Jahrzehnten ist der Gletscher immer dünner geworden und hat sich immer weiter zurückgezogen, wobei er jährlich etwa 50 Milliarden Tonnen Eis verliert. Die Stabilität des Gletschers ist von entscheidender Bedeutung, denn sobald der Thwaites-Gletscher verschwunden ist, würden die benachbarten Gletscher wahrscheinlich ebenfalls schneller schmelzen und den Meeresspiegel über Jahrhunderte hinweg um mehrere Meter ansteigen lassen. Was genau die Ursache für die raschen Veränderungen des Thwaites-Gletschers ist, bleibt jedoch unklar.

Bisher haben Wissenschaftler Gletscher wie den Thwaites als eine feste Grenze modelliert, die so genannte "Grundlinie" zwischen der Stelle, an der das Eis fest auf dem Grundgestein sitzt, und der Stelle, an der es sich anhebt und auf dem Meer schwimmt. In Wirklichkeit zeigen neue Daten, dass diese Grenze besser als eine kilometerbreite "Grundierungszone" zu beschreiben ist, die mit den Gezeiten des Ozeans auf und ab wandert. Innerhalb dieser Zone kann das sich erwärmende Meerwasser leichter an die empfindliche Unterseite des Gletschers gelangen und sie auffressen.

Ein Forscherteam der Universität von Kalifornien unter der Leitung des Glaziologen Eric Rignot ist noch einen Schritt weiter gegangen und hat mit Hilfe eines einzigartigen neuen Satzes täglicher Satellitenradarbilder unregelmäßige Meerwassereinbrüche aufgespürt, die sogar über die Grundgebirgszone unterhalb des Thwaites-Eises hinausreichen. Anhand von Daten der ICEYE-Konstellation von Kleinsatelliten, die Anfang 2023 eine noch nie dagewesene tägliche Abdeckung lieferten, hat das Team detailliert kartiert, wie sich die Grenze der Grundgebietszone von Thwaites bei jedem Gezeitenzyklus verschiebt.

Zu ihrer Überraschung fanden sie Beweise dafür, dass das Meerwasser bei Flut bis zu 12 Kilometer unter den Gletscher ins Landesinnere drängt und tief in Bereiche vordringt, die laut Modellen an Land geschützt sein sollten. Indem sie subtile Veränderungen in der Höhe der Oberfläche des Thwaites-Gletschers verfolgten, entdeckten sie, dass sich bestimmte Stellen synchron mit den steigenden Gezeiten nach oben wölben - ein verräterisches Zeichen dafür, dass Meerwasser von unten nach oben gepresst wird, wie eine Blase, die sich mit Flüssigkeit füllt. Diese Intrusionen nahmen die Form kreisförmiger "Bullaugen" mit einer Dicke von bis zu 10 Zentimetern an, die sich über bekannten unterirdischen Vertiefungen befanden.

Das Team führt die Ausbeulung im Landesinneren auf Meerwasser zurück, das mit einer Geschwindigkeit von über 50 Zentimetern pro Sekunde am Gletscherbett entlangfließt. Dieses schnelle subglaziale Transportsystem ermöglicht dem warmen Ozeanwasser einen weitreichenden Zugang zum Schmelzen von empfindlichem Bodeneis. Selbst kurzzeitige Hochwassereinbrüche könnten überdimensionale Auswirkungen haben, da die zum Schmelzen von nur 3 Zentimetern des darüber liegenden Eises erforderliche Wärme ausreichen würde, um eine ganze meterhohe Säule des einströmenden Meerwassers um 3°C zu erwärmen - und damit das Schmelzpotenzial für den nächsten Gezeitenzyklus wiederherzustellen.

Die Ergebnisse werfen ein neues Licht darauf, wie die Hitze des Ozeans die Thwaites von innen heraus zum Schmelzen bringt, und zwar weit über den Bereich hinaus, in dem die Modelle davon ausgehen, dass das Eis fest mit dem Grundgestein verbunden ist. Die jahrhundertealten Konzepte, wonach Gletscher einen festen Übergang zu schwimmendem Eis haben, müssen möglicherweise überarbeitet werden, was Auswirkungen auf die Vorhersagbarkeit von Eisschilden hat. Die Forscher stellen fest, dass die Einbeziehung von Mechanismen wie weit verbreiteten subglazialen Überflutungen es den Modellen ermöglichen könnte, die jüngsten raschen Veränderungen in der Antarktis besser zu reproduzieren.

Um das potenzielle Schmelzen durch die entdeckten Intrusionen abzuschätzen, führte das Team Berechnungen durch, die auf den gezeitenbedingten Veränderungen des Meerwasservolumens innerhalb der breitesten gemessenen 6 km langen Grundgebirgszone des Thwaites basieren. Selbst unter konservativen Annahmen schätzen sie Schmelzraten von bis zu 65 Metern pro Jahr - genug, um den Gletscher in Zeiträumen, die Klimaprojektionen betreffen, von innen auszuhöhlen.

Der genaue Zeitpunkt und die Wege des Meerwassertransports werden durch das komplexe subglaziale hydrologische System der Antarktis beeinflusst, das Céline Dow von der University of Waterloo anhand der verfügbaren topografischen Daten des Gletscherbettes modelliert hat. Ihr Glacier Drainage System (GlaDS)-Modell sagte ein verteiltes Hochdruck-Drainagenetz voraus, in dem intensives subglaziales Wasser zwischen Kanälen mit niedrigerem Druck fließt, die mit den Rinnen im Gletscherbett ausgerichtet sind.

Bemerkenswerterweise entdeckten die Satelliten, dass das maximale Ausmaß des Eindringens von Meerwasser genau zwischen zwei solchen Hauptkanälen lag, was erklärt, wie sich das Meerwasser entlang von Hochdruckzonen weit ins Landesinnere ausbreiten konnte. Die Ergebnisse des GlaDS zeigen, dass der Zugang zum Meerwasser direkt mit den Regionen übereinstimmt, die am anfälligsten für hydraulische Aushebungen von unten sind, wenn die Gezeiten steigen und fallen. Weiter im Landesinneren wurden die anhaltenden Bullaugen eher dem subglazialen Wasserkreislauf innerhalb des subglazialen Systems zugeschrieben als dem direkten Eindringen des Ozeans.

Der Thwaites befindet sich derzeit an einem vorübergehenden Kipppunkt - er zieht sich gegen einen ansteigenden Sohlenhang zurück, der seinen Kollaps vorübergehend verlangsamt, doch das Schmelzen durch den umfangreichen Zugang zum Meer geht unvermindert weiter. Sobald der Gletscher in den kommenden zehn Jahren über den Mouginot-Rücken zurückgleitet, wird die steil abfallende Topographie des Gletscherbettes den sich beschleunigenden Rückzug nicht mehr bremsen können. Das Schicksal des Gletschers und der benachbarten Gletscher wird darüber entscheiden, ob die Westantarktis eine Instabilität des marinen Eisschildes erfährt, die den Meeresspiegel über Jahrhunderte um mehrere Meter ansteigen lässt.

Die neuen Beweise dafür, dass das Meer heimlich weit ins Landesinnere vordringt, deuten darauf hin, dass die Meeresgletscher von Thwaites und der Antarktis bereits mehr Eis verlieren als in den Modellen angenommen. Die Forscher kommen zu dem Schluss, dass die Einbeziehung der Physik der weit verbreiteten Basalüberflutung in Eisschildsimulationen der Schlüssel sein könnte, um herauszufinden, warum die vergangenen Veränderungen die Modellerwartungen übertrafen. Eine Aktualisierung unserer Vorstellung davon, wie die Wärme des Ozeans mit der empfindlichen Unterseite der Antarktis interagiert, könnte wiederum eine Verbesserung der Vorhersagen über den immer noch ungewissen, aber potenziell enormen künftigen Beitrag zum Meeresspiegel ermöglichen, wenn die globale Erwärmung unaufhaltsam weitergeht.

Hinweis(e)

1. Rignot, Eric (2024). Weitverbreitete Meerwasserintrusionen unter dem Bodeneis des Thwaites Glacier, Westantarktis [Datensatz]. Dryad. https://doi.org/10.5061/dryad.3ffbg79rm

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